説明

X線透視撮影装置

【課題】透視撮影を断続的に行う場合、2回目以降の透視撮影の応答性を改善すること。
【解決手段】X線透視撮影装置において、透視スイッチをオフにしたときに、所定時間T経過するまでは、X線管1のフィラメント電流を透視終了時の本加熱用のフィラメント電流I3に保持しておき、時間T後に、予備加熱用のフィラメント電流I1に切替えるようにフィラメント加熱電源5bを制御する。
これにより、管電流の応答性が良くなり、2回目以降の透視開始時に得られる透視像は、即診断に適した明るさの画像となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はX線透視撮影装置に係り、透視撮影を断続的に実施する場合に、次の透視撮影における管電流が安定するまでの時間を短縮するようにしたX線透視撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
X線透視撮影装置は、通常透視撮影とフィルム撮影とを行うことができ、両撮影に当っては撮影部位に応じて良好な画像を得るように、X線管から照射されるX線量や線質を適正とするための調整が必要となる。このX線量や線質はX線管の管電圧と管電流とによって定まるが、特に管電流はX線管のフィラメント温度に依存しており、フィラメント温度はフィラメント電流によって決まることになる。
【0003】
また、フィラメント温度を常温から撮影に要する温度まで上昇させようとして、突然所望のフィラメント電流を流すようにしたとしても、フィラメントには熱慣性があるため、所定の温度に達するまでには相当の時間を要し、この間は診断に適した画像を得ることができなかった。このような不都合を排除するために、従来から、透視撮影、フィルム撮影に備えてX線管のフィラメントに常時予備加熱用のフィラメント電流を供給するようにして、撮影に当っての管電流の立ち上がり時間を短縮する配慮がなされていた(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
図7は、従来のX線透視撮影装置において、透視撮影を繰り返し実施する場合の、タイミングチャートを示したものである。ここで、図7(a)は透視スイッチのオン/オフを繰り返している状況を示し、図7(b)は透視スイッチのオン/オフに伴う、X線管に印加される高電圧の変化を示している。そして図7(c)はこのときの管電流の変化を示し、図7(d)はこのときのX線管のフィラメントに供給されるフィラメント電流の変化の様子を示している。
【0005】
この図7から明らかなように、透視スイッチがオフの状態では、X線管に高電圧は印加されず、フィラメントには予備加熱状態としての弱い電流I1が流れるようにされている。そして、透視スイッチをオンにすることにより、X線管に高電圧が印加されるとともに、フィラメントにプリフラッシュ電流I3を流してフィラメントの温度を急上昇させ、その間に管電流が所定の値に達するようにしてX線の照射開始を助け、フィラメントの温度が安定する(すなわち、管電流が安定する)と本加熱用のフィラメント電流I2に低減させてこれを維持するようにしている。そして、透視スイッチをオフにしたときは、フィラメント電流を予備加熱用の弱い電流I1に下げるように制御している。なお、次に透視スイッチをオンにすると同様の状況が繰り返えされる。
【特許文献1】特公平5−82039号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、例えば透視撮影のスイッチをオンにすることによって、フィラメント電流を予備加熱用から透視撮影用に増加させるとともにX線管に管電圧を供給することになるが、フィラメントの熱慣性のため、フィラメント温度が所望の温度に達する前にX線の照射が開始されてしまうことになる。従って、透視撮影スイッチをオンにして即透視撮影を開始しても、当初モニタに表示されるX線透視像は暗く診断に適している画像とは言えない。結局、モニタに診断に適した透視画像が得られるまでには、1sec程度の時間がかかることになっており、その間被検体は無用なX線被曝を受けることになるという問題があった。
【0007】
さらに、透視撮影を一旦停止したときには、フィラメント電流を予備加熱状態に下げるようにしていたので、次の透視撮影の開始に当っても同じような待ち時間と無用なX線被曝を受けることになっていた。
【0008】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、支持装置に対向するように支持され、寝台装置に載置される被検体へ向けてX線を照射するX線管および前記被検体のX線像を得る撮像装置と、前記X線管にフィラメント電流を供給するフィラメント加熱電源と、透視撮影のオン/オフを操作する透視スイッチとを備え、前記透視スイッチがオフにされているときに、前記フィラメント加熱電源から前記X線管に予備加熱用のフィラメント電流を供給するようにしたX線透視撮影装置において、前記透視スイッチをオフにしたときに、所定時間経過するまでは、前記X線管のフィラメント電流を透視終了時の状態に保持し、その後予備加熱用に切替えるように、前記フィラメント加熱電源を制御するフィラメント加熱制御手段を具備することを特徴とする。
【0010】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のX線透視撮影装置において、前記フィラメント加熱制御手段は、透視スイッチがオフにされる寸前に、管電圧、管電流が所定範囲を越えて変化していたときには、前記透視スイッチがオフにされるのに伴い、前記フィラメント加熱電源を予備加熱用に切替えることを特徴とする。
【0011】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のX線透視撮影装置において、前記フィラメント加熱制御手段は、前記透視スイッチがオフにされた前後において、前記支持装置および/または前記寝台装置が所定範囲を越えて移動していたときには、前記透視スイッチをオフにしてから所定時間内であっても、前記フィラメント加熱電源を予備加熱用に切替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。
【0013】
請求項1に記載の発明によれば、透視撮影を断続的に行う場合、2回目以降の透視撮影の応答性が改善される。すなわち管電流の応答性が良くなり、2回目以降の透視開始時には即診断に適した明るさの透視像を得ることができる。また、被検体が受ける無用なX線被曝も軽減することができる。
【0014】
請求項2および請求項3に記載の発明によれば、一旦透視スイッチをオフにした後、次の透視撮影に入ったときに、被写体の撮影部位が変わっているのにも拘わらず、透視スイッチをオフにしたときの条件でX線を照射してしまうことにより、所望の透視像が得られず、結果として被検体に無駄なX線照射をしてしまうような不都合が防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明に係るX線透視撮影装置の一実施例について、図1ないし図6を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るX線透視撮影装置の一実施例の、概略的な構成を示した系統図である。
【0017】
X線透視撮影装置は、X線管1およびX線検出器2を備えている。このX線管1とX線検出器2とは撮影装置を構成するものであり、互いに対向するように例えばC字状に形成されたアーム3の両端に対向するように支持されている。そしてアーム3は、図示しない支持器によって床または天井などに支持されており、アーム3を回転させたりスライドさせたりするように、支持器の動作を制御するための機構制御部4が備えられている。
【0018】
なおX線検出器2は、例えばガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、X線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うようにした半導体アレイで形成されるフラットパネル型放射線検出器(Flat Panel Detector:FPD)或いは、X線像をイメージインテンシファイア(Image Intensifier:I.I.)により可視光像に変換し、その出力蛍光面に形成された可視光像の透過量を制御する光学系を介して可視光像をテレビカメラで撮影する形式のものなどである。
【0019】
X線管1は、高電圧発生部5を介してX線制御部6に接続されている。このX線制御部6は、X線管1から所望のX線を発生させるために管電圧、管電流、X線パルス幅などのX線条件を制御するもので、その制御に基づき高電圧発生部5はX線管1を駆動する。またX線検出器2は画像処理部7に接続されており、その出力信号や制御信号の授受が行なわれる。
【0020】
画像処理部7は、例えばテレビモニタのような画像表示部8に接続されているとともに、露出制御判定部9にも接続されている。そして、画像処理部7ではX線検出器2からの出力信号をもとに表示画像を生成し、その画像を画像表示部8に表示させるとともに、X線検出器2からの出力信号を自動露出制御のために使用する露出検出エリア(採光野)を設定したり、露出検出エリアにおける輝度の平均値を求めてそれを基準値と比較したりするための露出制御判定部9に供給する。従って、露出制御判定部9において撮影条件が最適になるように、基準値に対して変更すべきX線条件を求め、その結果をX線制御部6へ供給してX線管1の動作条件としての管電圧、管電流、X線パルス幅などを制御するので、最適なX線条件のもとでのX線透視像が得られる。
【0021】
なお、被検体Pは寝台10に寝載させられた状態でX線管1とX線検出器2との間に位置するように置かれるものであり、撮影装置と被検体Pとの撮影位置の関係を表す寝台10の位置情報やアーム3を支持する支持器の位置情報が、機構制御部4からX線制御部6に供給されるようになっている。また、これら機構制御部4とX線制御部6は、操作部11からの入力信号によって適宜制御指令を発する。
【0022】
図2は、図1に示したX線管1を駆動する高電圧発生部5とX線制御部6との関係をより詳細に説明するために示したものである。
【0023】
すなわち、X線管1は陽極1aと陰極となるフィラメント1bとを有しており、また、高電圧発生部5は高電圧電源5aとフィラメント加熱電源5bとを備えている。そして、X線管1の陽極1aとフィラメント1bの間には高電圧電源5aが接続されて、X線管1に例えば100kv程度の管電圧が印加される。またフィラメント1bにはフィラメント加熱電源5bが接続されて、フィラメント1bにフィラメント電流が供給される。
【0024】
X線制御部6はCPUやメモリなどを備えた主制御器6aと、この主制御器6aからの指令に基づき動作する高電圧制御回路6bおよび加熱制御回路6cを備えている。すなわち、主制御器6aは、透視撮影かフィルム撮影か、或いは被検体Pの体厚や撮影部位など、操作部11からの入力信号に基づき設定される管電圧をX線管1へ印加するように、高電圧制御回路6aを介して高電圧発生部5の高電圧電源5aを制御する。また主制御器6aは、同じく操作部11からの入力信号に基づき設定される所望の管電流を得るのに必要なフィラメント温度となるようなフィラメント電流をフィラメント1bへ供給するように、加熱制御回路6bを介して高電圧発生部5のフィラメント加熱電源5bを制御する。
【0025】
次に、このように構成されている本発明に係るX線透視撮影装置の一実施例の動作について説明する。
【0026】
図3は、本発明に係るX線透視撮影装置において、透視撮影を繰り返し実施する場合の、タイミングチャートを示したものであり、図3(a)は透視スイッチのオン/オフを繰り返している状況を示し、図3(b)は透視スイッチのオン/オフに伴う、X線管に印加される高電圧の変化を示し、図3(c)は、このときのX線管のフィラメントに供給されるフィラメント電流の変化の様子を示したものである。
【0027】
先ず、X線透視撮影装置がスタンバイ状態にあり、操作部11の透視スイッチ(図示せず)がオフの状態では、X線管1に高電圧を印加せず、フィラメント1bに予備加熱用の弱い電流I1を流すように、X線制御部6の主制御器6aは加熱制御回路6cを介して高電圧発生部5のフィラメント加熱電源5bを制御する。すなわち、加熱制御回路6cの制御によって、フィラメント加熱電源5bを介してX線管1のフィラメント1bに予備加熱用電流I1が流される。
【0028】
このような状態において、操作者によって操作部11の透視スイッチがオンにされると、X線制御部6の主制御器6aは、高電圧発生部5の高電圧電源5aを駆動して所望の高電圧を発生させるように高電圧制御回路6bを制御し、これを管電圧としてX線管1の陽極1aに印加する。同時に主制御器6aは、フィラメント加熱電源5bを駆動して、X線管1のフィラメント1bにプリフラッシュ電流I3を流してフィラメント1bの温度を急上昇させてX線の照射開始を助け、さらに所定時間後、フィラメント1bの温度が安定すると本加熱用のフィラメント電流I2に低減させるように加熱制御回路6cを制御する。従って、透視撮影に適したX線がX線管1から被検体Pへ照射され、X線検出器2で検出された透視像が画像表示部8に表示され診断に供される。ここまでは従来も同じであり、プリフラッシュ電流I3の流れる初期における透視画像は暗い画像となり、間もなく診断に適した明るい画像が得られるようになる。
【0029】
その後、操作部11の透視スイッチがオフにされたときは、X線制御部6の主制御器6aは、高電圧制御回路6bを介して高電圧電源5aの駆動を停止して、X線管1への管電圧の印加を停止する。しかしながら、主制御器6aは、加熱制御回路6cに対してその時点での本加熱用のフィラメント電流I2の供給を継続させるように指示する。従ってフィラメント加熱電源5bは、フィラメント電流を予備加熱用の電流I1に下げることなく、透視スイッチをオフにした時点の本加熱用のフィラメント電流I2を供給し続ける。
【0030】
なお、詳細は後述するが、透視スイッチをオフにした後本加熱用のフィラメント電流I2の供給を続けるのは、ある一定時間Tまでとし、その時間Tは適宜設定可能であり、その時間が経過したときは予備加熱用の電流I1に下げるものとする。
【0031】
次に、操作者が操作部11の透視スイッチをオンにして透視撮影を再開したとする。ただし透視の休止時間はT以下であったとする。このときは、X線管1のフィラメント1bには透視スイッチをオフにしたときの本加熱用のフィラメント電流I2が既に供給されているので、高電圧電源5aからX線管1へ管電圧が印加されると同時に所望の管電流が得られ、即鮮明な透視像を得ることができる。すなわち、透視撮影を断続的に継続して行う場合、2回目以降の透視開始時には、フィラメント電流が前回の透視終了時の状態に維持されているので、フィラメント温度が既に透視撮影に適した温度になっており、2回目以降の透視開始時に得られる透視像は、即診断に適した明るさの画像となる。
【0032】
そして、繰り返し透視撮影を実施していて、透視スイッチがオフにされてからの時間がTを越えたものとする(この時間は、X線制御部6の主制御器6aが持っているタイマ機能によって計測されている。)。そのときは、主制御器6aは加熱制御回路6cに対して、それまで維持していた透視スイッチをオフにしたときにおける本加熱用のフィラメント電流I2を、予備加熱用の電流I1に下げるように指示する。よってフィラメント加熱電源5bからフィラメント1bへ供給する電流が予備加熱用の電流I1に下げられる。
【0033】
さて、本発明に係るX線透視撮影装置の基本的な動作は以上説明してきたとおりであるが、露出制御判定部9による自動露出制御に基づき管電圧、管電流に変化がある場合と、寝台10の位置やアーム3の位置が変化した場合には、透視スイッチをオフにしてから時間T以内であっても、本加熱用のフィラメント電流I2の保持は行わないので、次にそのことについて説明する。
【0034】
露出制御判定部9により画像表示部8に表示する透視画像の輝度を一定に保つような制御が行われている場合も、基本的には上述の説明のとおり透視スイッチをオフにしたときから時間T以内は、透視スイッチをオフにした時点の本加熱用のフィラメント電流I2を継続して供給するように制御される。しかし、透視スイッチをオフにする寸前に、露出制御判定部9によって管電圧、管電流を変化させた場合には、その変化範囲が所定の範囲を越えていれば、本加熱用のフィラメント電流I2を継続させることはせず、透視スイッチがオフにされるのに伴い、予備加熱用の電流I1に下げる制御に切替える。この様子は、図3(c)に点線で示されている。
【0035】
その理由は、管電圧、管電流が変化している場合は、被検体Pに変化があるものとみなして、安全確保のためにそのようにしている。すなわち、一旦透視スイッチをオフにした後、次の透視撮影に入ったときに、被写体Pの撮影部位が変わっていて、体厚が薄くなっていたのにも拘わらず、透視スイッチをオフにしたときの条件でX線を照射させたとすると、被検体Pに過剰な被曝を強いることになるとともに、画像表示部8に表示される透視画像は、明る過ぎて診断に不向きなものとなるからである。逆に体厚が厚くなっていても所望の透視像を得ることができない訳で、結局所望の透視像が得られず、結果として被検体に無駄なX線照射をしてしまうことになるからである。
【0036】
さらに、透視スイッチをオフにした前後で、アーム3や寝台10の位置が一定以上変化していることを、X線制御部6において機構制御部4からの位置情報から読み取った場合も、透視スイッチをオフにした後時間T以内であても、本加熱用のフィラメント電流I2を継続させることはせず、直接予備加熱用の電流I1に下げるに制御に切替える。これも、被写体Pの撮影部位が変わっていて、体厚が薄くなっていたのに拘わらず、透視スイッチをオフにしたときの条件で次のX線を照射させたとすると、被検体Pに過剰な被曝を強いることになるとともに、画像表示部8に表示される透視画像は、明る過ぎて診断に不向きなものとなるという不都合を防ぐためである。
【0037】
そして、次の透視撮影に入るときは、その撮影部位に合わせた条件が設定されることとなり、体厚の薄い部位であればプリフラッシュ電流I3も少なく、本加熱用のフィラメント電流I2も少ない値となる。この様子も図3(c)に点線で示されているとおりである。
【0038】
このように、本発明のX線透視撮影装置によれば、透視撮影を繰り返し実施する場合に、次の透視撮影時において管電流の応答性を改善することができる。このことを、図4を参照して説明する。
【0039】
図4(a)は透視スイッチのオン/オフを繰り返している状況を示した図3(a)と同様の図であり、図4(b)は透視スイッチのオン/オフに伴う、管電流の変化を示している。図4(b)から明らかなように、最初に透視スイッチがオンにされたときは、フィラメント温度が低かったために立ち上がりが遅く、所定の管電流値に達するのに1sec程度の時間を要していた。しかし、一旦透視スイッチがオフにされ、再度オンにされて透視撮影が継続される場合は、オフの時間がT以内であれば本加熱用のフィラメント電流I2が継続して供給されていて、フィラメント温度は所定の温度に維持されているので、管電流は即立ち上がる。図中点線で従来のフィラメント電流制御での管電流の立ち上がり具合を示してあるが、これと比較することにより、本発明による効果が良く理解される。
【0040】
なおこれまで、透視撮影中にX線を連続的に照射する連続透視の場合について説明してきたが、パルスX線によるパルス透視の場合にも本発明は適用されることは言うまでもない。この場合のタイミングチャートを図5に示してあるので、以下図5を参照して説明する。なお、図5(a)は透視スイッチのオン/オフを繰り返している状況を示し、図5(b)は透視スイッチのオン/オフに伴う、X線管に印加される管電圧の変化を示し、図5(c)は、このときのX線管のフィラメントに供給されるフィラメント電流の変化の様子を示している。
【0041】
図5(c)から明らかなように、スタンバイ状態ではフィラメント1bに予備加熱電流I1が供給されている。透視スイッチをオンにすると高電圧制御回路6bはパルス状の高電圧を発生させるように高電圧電源5aを駆動し、図5(b)に示すように、X線管1にパルス状の管電圧が印加される。そして、透視スイッチがオフにされても、フィラメント加熱電源5bは、時間Tの間は透視スイッチをオフにした時点の本加熱用のフィラメント電流I2をフィラメント1bに供給し続ける。従って、時間T以内に再度透視スイッチをオンにして透視撮影を再開すると、それまでフィラメント1bには透視スイッチをオフにしたときの本加熱用のフィラメント電流I2が供給されているので、高電圧電源5aからX線管1へ管電圧が印加されると同時に、管電流が素早く立ち上がり、即鮮明な透視像を得ることができる。
【0042】
なお、露出制御判定部9による自動露出制御に基づき、透視スイッチをオフにする寸前に、露出制御判定部9によって管電圧、管電流を変化させた場合と、
透視スイッチをオフにした前後で、アーム3や寝台10の位置が一定以上変化していることを、X線制御部6において機構制御部4からの位置情報から読み取った場合も、透視スイッチをオフにした後時間T以内であても、本加熱用のフィラメント電流I2を継続させることはせず、直接予備加熱用の電流I1に下げるに制御に切替えるのは、連続透視の場合と同様である。このときの様子は図5(c)に点線で示してある。
【0043】
また、図6は、パルス透視の場合における管電流の応答性の改善効果を説明したものであり、図6(a)は透視スイッチのオン/オフを繰り返している状況を示した図5(a)と同様の図であり、図6(b)は透視スイッチのオン/オフに伴う、管電流の変化を示している。図6(b)から、最初に透視スイッチがオンにされたときは、フィラメント温度の立ち上がりが遅く、所定の管電流値に達するのに1sec程度の時間を要していたものが、一旦透視スイッチがオフにされ、再度オンにされて透視撮影が継続される場合は、オフの時間がT以内であれば管電流は即立ち上がることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明に係るX線透視診断装置の一実施例の、概略的な構成を示した系統図である。
【図2】X線管を駆動する高電圧発生部とX線制御部との関係をより詳細に説明するために示した系統図である。
【図3】本発明において、透視撮影を繰り返し実施する場合の動作を説明するために示したタイミングチャートである。
【図4】本発明の効果を説明するために示したタイミングチャートである。
【図5】パルス透視時における本発明の動作を説明するために示したタイミングチャートである。
【図6】パルス透視時における本発明の効果を説明するために示したタイミングチャートである。
【図7】従来のX線透視撮影装置において、透視撮影を繰り返し実施する場合の動作を説明するために示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
【0045】
1 X線管
1a 陽極
1b フィラメント(陰極)
2 X線検出器
3 アーム
4 機構制御部
5 高電圧発生部
5a 高電圧電源
5b フィラメント加熱電源
6 X線制御部
6a 主制御器
6b 高電圧制御回路
6c 加熱制御回路
7 画像処理部
8 画像表示部
9 露出制御判定部
10 寝台
11 操作部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持装置に対向するように支持され、寝台装置に載置される被検体へ向けてX線を照射するX線管および前記被検体のX線像を得る撮像装置と、前記X線管にフィラメント電流を供給するフィラメント加熱電源と、透視撮影のオン/オフを操作する透視スイッチとを備え、前記透視スイッチがオフにされているときに、前記フィラメント加熱電源から前記X線管に予備加熱用のフィラメント電流を供給するようにしたX線透視撮影装置において、
前記透視スイッチをオフにしたときに、所定時間経過するまでは、前記X線管のフィラメント電流を透視終了時の状態に保持し、その後予備加熱用に切替えるように、前記フィラメント加熱電源を制御するフィラメント加熱制御手段を具備することを特徴とするX線透視撮影装置。
【請求項2】
前記フィラメント加熱制御手段は、透視スイッチがオフにされる寸前に、管電圧、管電流が所定範囲を越えて変化していたときには、前記透視スイッチがオフにされるのに伴い、前記フィラメント加熱電源を予備加熱用に切替えることを特徴とする請求項1に記載のX線透視撮影装置。
【請求項3】
前記フィラメント加熱制御手段は、前記透視スイッチがオフにされた前後において、前記支持装置および/または前記寝台装置が所定範囲を越えて移動していたときには、前記透視スイッチをオフにしてから所定時間内であっても、前記フィラメント加熱電源を予備加熱用に切替えることを特徴とする請求項1に記載のX線透視撮影装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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